2-2泵与风机的性能曲线
离心式泵与风机的理论性能曲线
2.5离心式泵与风机的理论性能曲线本节研究泵或风机所具备的技术性能的表达方式。
泵与风机的扬程、流量、功率、效率和转速等性能是互相影响的，当一个参数变化时，其他的都随之变化，这种函数关系用曲线表示，就是泵与风机的性能曲线。
通常用以下三种形式来表示这些性能之间的关系：(1)泵或风机所提供的流量和扬程之间的关系，用）（Q H 1f =来表示：(2)泵或风机所提供的流量和所需外加轴功率之间的关系，用）（Q N 2f =来表示；(3)泵或风机所提供的流量与设备本身效率之间的关系，用）（T T Q H 1f =及）（T T Q N 2f =来表示。
理论性能曲线是从欧拉方程出发，研究无损失流动这一理想条件下及的关系。
如叶轮出口前盘与后盘之间的轮宽为b 2,则叶轮在工作时所排出的理论流量应为：222r T v b D Q επ=(2-15)式中符号同前。
将式(2-15)变换后代入(2-13)可得：对于大小一定的泵或风机来说，转速不变时，上式中u 2，g ，ε，D 2及B 2均为定值，故上式可改写为：(2-16)式中gu 22=A ，222b επD 1g u B ∙=均为常数，而cot β2代表叶型种类，也是常量。
此时说明在固定转速下，不论叶型如何，泵或风机理论上的流量与扬程关系是线形的。
同时还可以看出，当Q T ＝0时，H T ＝gu 22=A 。
图2-8为3种不同叶型的泵和风机理论上的流量-扬程曲线。
显然由所代表的曲线斜率是不同的，因而3种叶型具有各自的曲线倾向。
下面研究理论上的流量与外加功率的关系。
在无损失流动条件下，理论上的有效功率就是轴功率，可按式(1-4)计算，即：当输送某种流体时=常数。
用式(2-16)代人此式可得：(2-17)可见对于不同的值具有不同形状的曲线。
但当Q T =0时，3种叶型的理论轴功率都等于零，3条曲线同相交于原点(见图2-9)。
图2-83种不同叶型的泵图2-93种不同叶型的泵和风机理论上的流量-扬程曲线和风机理论上的流量-功率曲线对于具有径向叶型的叶轮来说=90°，，功率曲线为一条直线。
通风机的性能曲线与工况调节
通风机的性能曲线与工况调节
泵与风机的联合运行
• 如果第一台风机的压出管作为第二台风机的吸入 管，气由第一台风机压入第二台风机，气以同一 流量依次通过各风机，称为风机的串联运行。 特点：各台设备流量相同，而总扬程或总压头等 于各台设备扬程或压头之和。 应用于以下场合： ① 用户需要的压头大，而大压头的泵或风机制造 困难或造价太高； ② 改建或扩建系统时，管路阻力加大，而需要增 大压头。
H Hst SQ2
式中 H——管路中对应某一流量下所需要的压头（或
称扬程），mH2O； Hst ——静压头（或称静扬程），表达式为
H st
(z2
p2
)
(
z1
p2 )
S——管路的阻抗，s2/m5；
Q——管网的流量，m3/s。
4
通风机的性能曲线与工况调节
管路特性曲线与工作点
风机管路特性曲线的函数关系式为：
8
通风机的性能曲线与工况调节
泵与风机的工况调节
工况点是由泵或风机的性能曲线与管路特性曲线的交点决 定的，其中之一发生变化时，工况点就会改变。所以工况 调节的基本途径是： ① 改变管道系统特性 ② 改变风机压头性能曲线 ③节流调节 ④压出管上阀门节流
图 阀门调节的工况分析
9
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
1
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
图 离心式泵与风机的性能曲线
(a)前向叶轮；(b)后向叶轮
2
通风机的性能曲线与工况调节
风机的性能曲线
图 4-72No5型离心式风机的性能曲线
3
通风机的性能曲线与工况调节
泵与风机性能
△ PV=△ PV1+ △ PV2+ △ PV3
主要预防措施
维持动静部件间的最佳间隙，随着运行时间延长， 间隙增大，效率会降低。 增大间隙中的流阻
增加密封的轴向长度，可增大间隙内沿程阻力 在间隙入口和出口采取节流措施，增大间隙内流动 的局部阻力 采取不同形式的密封环（课本P60）
泄漏量： q A 2 g H 容积效率： v
总损失： 机械效率：
Pm P Pdf
m
P Pm gqvT H T P P
m 1 0.07
1 ns 100
7 6
与比转数的关系：
随着比转数减少（叶轮直径增加），机械损失增加，机 械效率减小。
2、容积损失（泄漏损失）
原因 程度
功率 需讨论 损失 效率
及相互间关系。
1、机械损失
轴封、轴承的机械摩擦损失△P ；叶轮前、后盖板与流体摩擦产生 的圆盘摩擦损失△Pdf 。 机械摩擦损失△P（动静部分之间）：与轴封、轴承的结构形式、润 滑状况、流体密度等有关。一般为轴功率的1~3%。 圆盘摩擦△Pdf（叶轮与壳体之间流体内耗）：圆盘与流体相对运动， 以及叶轮两侧流体的涡流。一般为轴功率的2~10%。图2-2 圆盘摩擦损失大小（经验公式）：
Pdf Ku D 10ΔPdf∝n3D25
3 2 2 2 －6
即与叶轮外径的五次方成正比，与叶轮转速的三次方成正比，与流体 密度成正比。圆盘摩擦系数K=f(Re、B/D2 、粗糙度）（其中B为间 隙），一般可取K=0.85。
主要预防措施：
采用合理的叶轮，对高压泵与风机，采用多级 叶轮，而非增大叶轮直径来提高能头。必要时 提高转速，减小叶轮直径。 提高比转数，P57 保持接触面光滑，减少摩擦。
(电厂培训泵与风机)专题四泵与风机的运行调节
改变管路特性曲线来改变工作点；
改变泵与风机的性能曲线来改变工作点。
非变速调节和变速调节。(注意教材以是否改变了管
路性能曲线或泵与风机性能曲线来区分。）
一、非变速调节
常用的调节方式主要有：节流调节、分流调节、离心泵的 汽蚀调节、离心式和轴流式风机的入口导流器（前导叶） 调节、混流式和轴流式风机的动叶调节等。
n p pm nm
2
n P Pm n m
3
适用调节频繁的大、中型泵或风机。
1 1 n A1 n A 0 qvA1 qvA 0 2 2 1 1 H A1 H A 0 , PA1 PA 0 4 8
效果分析：上述分析，只是分析了在理想情况下最大可能 的节能能力。而实际的节能效果还要受到诸如转速效应， 装置静能头不为零及变速调节设备本身的能量消耗等因素 的制约。因此，变速调节的实际节能效果要小于理想情况 下最大可能的节能效果。 但与非变速调节比较，变速调节的主要优点是大大减少了 附加的节流损失，在很大变工况范围内能够使泵与风机保 持较高的运行效率。
变速调节分类：
双速电动机 直流电动机
液力耦合器
定速电动机加液力耦合器驱动
液力耦合器以液体为工
作介质的一种非刚性联轴器，又 称液力联轴器。液力耦合器(见 图)的泵轮和涡轮组成一个可使 液体循环流动的密闭工作腔，泵 轮装在输入轴上,涡轮装在输出 轴上。动力机（内燃机、电动机 等）带动输入轴旋转时，液体被 离心式泵轮甩出。
节流→风机内部局部阻力损失和冲击损失↑
导流器调节方式比出口节 流能节省8％～24％的功率。
（五）动叶调节
说明：大型轴流式、混流式泵与风 机在运行中，采用调整叶轮叶片安 装角的办法来适应负荷变化的调节 方式（n≡C）。 工作原理：
离心风机或泵的管路性能曲线及工作点(精)
H 2＝SQ
• 所以
2
管路流动特性： H＝H1＋H 2＝
p 2 p1
＋H Z＋SQ 2。
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 一、管路特性曲线 管路流动特性： H＝H ＋H ＝ p 2 p1 ＋H ＋SQ 2。 1 2 Z • 具体地讲，
• S＝H2/Q2＝ H2`/Q`2，“`”表示设计值，如是算出S。
250
500 750 Q（m 3/h）
1000
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 例题讨论： • 1、压力增加了50％，风量相应减少了(690－570)/690=17%。 说明压力急剧增加，风量的减少与压力的增加不成比例。也就是 说当管网计算压力与实际应耗压力有某些偏差时，对实际风量的 影响并不突出。 2、由于管路系统与风机联合运行，实际上的工作流量均不 能等于500 m3/h。 为了使风机供给的风量能够符合实际风量的要求，可采取以 下办法： p 1 ①减少或增加管网的阻力 2 如通过改变管径、阀门调节，使管网特 性改变，进而满足流量要求。图中，1→2， Q 表示管路阻力损失降低。
7 2 9 .7 8 08
(p2-p1)/γ +H Z
• 方法是：将两 • 条特性曲线绘在一 • 张图上，求出交点。
HZ p2
η 泵或风机 η －Q QA
A
2 , 0 8 7 .8 7 5 8
Q
离心式风机与泵的管路性能曲线及工作点
• 例题： • 当某管路系统风量为500m3/h时，系统阻力为300Pa，今预选 一个风机的特性曲线如图。①计算风机实际工作点；②当系统阻 力增加50％时的工作点；③当空气送入有正压 150Pa 的密封舱时 的工作点。 1000
泵与风机的运行
11
串联运行时应注意的问题
1 宜适场合：管路性能曲线较陡，泵性能曲线较平坦。
2 安全性：经常串联运行的泵, 应由qVmaxHg(或Hd) 防止汽蚀； 应按Pshmax Pgr 驱动电机不致过载。
3 经济性：对经常串联运行的泵，应使各泵最佳工况点的流量相等或 接近。
容积式泵与风机所提供的压头完全取决于 管路情况（正位移特性），在泵出口安装 调节阀不能调节流量，压头且随阀门开启 度减小而增大。若出口阀完全关闭则会使 泵的压头剧增，一旦超过泵的机械强度或 发动机的功率限制，设备将受到损坏。必 须 采用旁通调节。
•经济性比节流调节还差，而且会干扰泵与风机入口的流体流动， 影响效率。但锅炉给水泵为了防止在小流量区可能发生汽蚀而设置 再循环管，进行旁通调节。
侧才能正常工作，G左侧，只有II
工作，流量无法增加，甚至还能通
过I倒流， I起并联分流作用。
H
• 并联运行的经济性，需要根据各机 II
的效率曲线而定，如图CE改成CE’， I 对机II效率提高有利，而不利于I机。H并
• 具有驼峰曲线的泵和一台稳定的泵 H
G I+II
d1 D1 d2 D2
并联后，合成曲线也不稳定.
• 总扬程比每台泵单独运行时的 扬程提高了。因为管路流量增
加，阻力增加，所需要的扬程 必然增加。
• 单台并联功率比单独运行的时 候减小，因为功率随着流量上 升而增加。
• 泵（管路）性能曲线越平坦， 并联后的总流量增加得越多。
H
B
A H并
H
C
Q
0
Q
Q
qV
几种泵的特性曲线
代化的液体输送机械；由于泵内的流动不受搅拌且无脉动， 因此可以安静平稳地运转，工作噪声低。
五、泵与风机性能曲线的比较
（三）容积式泵与风机性能曲线特性
3．罗茨鼓风机 用途：在火 力发电厂中，常 用于气力输灰， 锅炉本体除尘， 烟气脱硫，煤粉 沸腾燃烧，离子 交换器逆洗等系 统中。
111111
五、泵与风机性能曲线的比较
（三）容积式泵与风机性能曲线特性
3．罗茨鼓风机
安全运行：与其他容积式泵一样，必须在罗茨鼓风机排气 管路上配置安全阀、逆止阀和闸阀。安全阀应尽量靠近鼓风 机布置，逆止阀可以装得稍远一点，闸阀在鼓风机启动及工 作时应全开。 发展趋势：主要是进一步提高效率、降低噪声、增强可靠 性及扩大应用范围。
111111
111111
五、泵与风机性能曲线的比较
（三）容积式泵与风机性能曲线特性
2．齿轮泵和螺杆泵
用途：用于输送流
量小、输出压强高的高 粘性流体。 在火力发电厂中， 润滑系统常采用齿轮泵， 而螺杆泵则常用作
输送润滑油及调节油，也可作为锅炉燃料油输送泵。
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五、泵与风机性能曲线的比较
（三）容积式泵与风机性能曲线特性
3． -qV 性能曲线的比较
离心式泵与风机的-qV 曲线比较 平坦，且高效区宽；随着由离心式向 轴流式过渡， -qV 曲线越来越陡，高 效区越来越窄。
111111
五、泵与风机性能曲线的比较
（三）容积式泵与风机性能曲线特性
1．活塞泵和柱塞泵
特点：①在理论上，这种泵可以达到任意大的扬程；② 通过改变转速调节流量，通过排出阀开启度调节扬程；③ 当需要产生很高压强时（10MPa以上），采用柱塞泵。
①．冲角增加，曲线上升；
泵的工作曲线
泵的工作曲线1、水泵的性能曲线主要有流量-扬程曲线(Q-H)，流量-功率曲线(Q-P)，流量-效率曲线(Q-η)。
2、首先看曲线是否平坦，有无驼峰。
泵曲线越平越好，当然驼峰是不允许的。
其次看它的效率哪个高。
然后比较他们的范围哪个更宽广，范围越广阔，调整、使用越好。
3、在生产实践中，必须参照泵的性能曲线来选择泵的运行工况点，这样才能使泵经常保持在率区间运行。
4、在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率和效率值。
通常，把一组相对应的参数称为工况点称为最好工况点。
5、泵在最率点运行是最理想的。
但用户的要求是千差万别的，不一定和最率点下的性能相一致。
为此，规定了一个范围(效率下降5%~8%为界)，泵在此范围内运行，效率下降不算太大，这个范围就是泵的工作范围(也称范围)。
超出此范围时，效率低，不经济。
扩展资料：常见的性能曲线有三种：1、平坦的性能曲线这种性能曲线适用于流量调节范围较大，而压力变化较小的系统，也就是对扬程要求变化较小、流量变化要求相对较低的系统中。
大多数泵如IS单级离心泵、D型泵、双吸泵、IH化工离心泵等曲线的都是比较平坦的。
2、陡降的性能曲线这种性能曲线适用于对流量的要求较高而压力的要求不高的系统中。
一般像螺杆泵等都具有这种特性。
3、有驼峰的性能曲线有驼峰的性能曲线的泵在运行中可能会出现不稳定工况，泵出现噪音、震动等，一般是不允许出现的。
水泵的性能参数，标志着水泵的性能。
但各性能参数不是孤立的、静止的，而是相互联系和相互制约的。
对于特定的水泵，这种联系和制约具有一定的规律性。
充分了解水泵的性能，熟悉性能曲线的特点，掌握其变化规律，对合理选型配套、正确确定水泵的安装高度、调节水泵运行工况、加强泵站的科学管理等极为重要。
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HT KH T
'
2 u ctg 2 a u2 令 : A K , B' K 2 g gD2b2
则 : H T A' B ' qV ,T
2 Ph gqV ,T H T g ( A' qV ,T B ' qV ,T )
图2-11 安装角与流量-功率曲线 图2-12 流量-功率曲线
qV ,T Ph 电机过载
径向 叶片
前弯 叶片 后弯 叶片
图2-11 安装角与流量-功率曲线
轴功率 : P Ph Pm (机械损失功率 ) 流动功率: Ph gqV ,T H T , qV ,T qV ql
后弯 叶片
开始qV ,T P qV P(qV qV ,T ql )
qV 0(空载工况)时P 0 P Pm (机械损失功率 ) P ) V (容积损失功率
图2-12 流量Pe gqV H P P qV qV ,T ql H H T H f H s f1 (qV ) f 2 (qV )
图2-13 流量-效率曲线
图2-13 流量-效率曲线
■离心泵与风机的实际性能曲线
图2-14 锅炉给水泵的实际性能曲线
图2-15 凝结水泵的实际性能曲线
图2-14 锅炉给水泵的实际性能曲线
图2-15 凝结水泵的实际性能曲线
■ 离心式泵与风机性能曲线分析
◆最佳工况点:最高效率对应的工况点 ◆经济(高效)工作区:效率不低于最高效率的0.85~0.9的工作区
图2-10 qV – H 性能曲线
■流量与功率性能曲线
轴功率 : P Ph Pm (机械损失功率 ) 流动功率: Ph gqV ,T H T , H T KH T
HT
2 u ctg 2a 1 u2 u2vu 2 2 qV ,T , (无预旋) g g gD2b2 2 u2ctg 2 a u2 K K qV ,T , (无预旋) g gD2b2
■泵与风机的性能曲线
■内容简介 ◆离心泵与风机的(理论/实际)性能曲线 ◆轴流式泵与风机的性能曲线(另详)
■离心泵与风机的理论性能曲线
◆流量与扬程性能曲线
◆流量与功率性能曲线
◆流量与效率性能曲线 ◆离心式泵与风机性能曲线分析
■流量与扬程性能曲线
图2-8 出口速度三角形
v2u u2 v2 m ctg 2 a v2 m H T qV ,T
◆离心式泵在空载情况下防止汽化
空载工况:阀门全关时,qV=0,H=H0 空载功率P0主要消耗在机械(摩擦)损失上,这会使得水温升高, 发生汽化。 锅炉给水泵和凝结水泵输送的是饱和水，一般不允许在空载 下运行。 ◆空载启动：空载时离心泵与风机所需轴功率最小，所以应关 阀启动。(轴流式泵与风机与此相反,应开阀启动.) ◆后弯叶轮流量-扬程性能曲线的形状 图2-16 流量-扬程性能曲线的形状
D2b2
2 u ctg 2 a 1 u2 u2 vu 2 2 qV ,T , (无预旋) g g gD2b2
2 u ctg 2 a u2 令: A ,B 2 g gD2b2
则 : H T A BqV ,T (直线方程)
图2-9 qV,T – HT∞ 性能曲线 图2-10 qV – H 性能曲线
图2-8 出口速度三角形
前弯 叶片 径向 叶片 后弯 叶片
H T
2 u2 A g
图2-9 qV,T – HT∞ 性能曲线
开始qV ,T H T qV ,T H T ( H T KH T ) qV ,T H ( H H T H f H s ) qV H (qV qV ,T ql )
图2-17 离心泵性能曲线稳定工作的条件
陡降形
平坦形 驼峰形
图2-16 流量-扬程性能曲线的形状
说明：驼峰形曲线与安装角,叶片数z有关。由此图选择安 装角和叶片数z，以避免驼峰形性能曲线
图2-17 离心泵性能曲线稳定工作的条件